Termodinâmica II

Código:

L.EM013

Sigla:

T II

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Fluidos e Energia

Ocorrência: 2023/2024 - 1S

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Secção de Fluidos e Energia
Curso/CE Responsável:	Licenciatura em Engenharia Mecânica

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
L.EM	308	Plano de Estudos Oficial	2	-	6	52	162

Língua de trabalho

Português

Objetivos

1.     Saber analisar qualquer sistema motor térmico à luz da Primeira e da Segunda Lei da Termodinâmica.
2.     Estar apto a propor melhorias em sistemas motores térmicos existentes em termos dos seus parâmetros caracterizadores.
3.     Saber analisar qualquer máquina frigorífica e bomba de calor à luz da Primeira e da Segunda Lei da Termodinâmica bem como propor soluções para um melhor desempenho.
4.     Estar apto a analisar misturas gasosas não reativas e reativas com ênfase para o condicionamento de ar e processos de combustão.
No final da unidade curricular é esperado que o estudante saiba analisar o desempenho de sistemas de conversão de energia térmica

Resultados de aprendizagem e competências

A Termodinâmica é de entre as grandes áreas científicas e técnicas, uma área mãe por excelência visto que suporta a problemática da conversão energética calor vs. trabalho ou energia térmica-energia mecânica e constitui o lastro das ciências vivas. Neste contexto, nos conteúdos programáticos desta UC, capítulo a capítulo, valorizam-se os princípios básicos e estrutura-se a conceptualização e a estratégia da utilização da Termodinâmica na problemática da conversão energética calor vs. trabalho. Para tanto, a maioria destes sistemas existentes são analisados, fazendo-se uma comparação entre todos, vantagens e inconvenientes. Sendo que na nossa sociedade o setor da refrigeração é vital, o estudo de sistemas frigoríficos e bombas de calor é realizado em detalhe. Nos dois capítulos finais são pormenorizadamente analisados o condicionamento de ar bem como o processo de combustão, essencial para a análise das máquinas térmicas.Resultados finais esperados: capacidade de análise de ciclos transformadores de energia e a sua eficiência, de processos de psicrométricos e de combustão.

 

Modo de trabalho

Presencial

Pré-requisitos (conhecimentos prévios) e co-requisitos (conhecimentos simultâneos)

Termodinâmica I

Programa

PT

CONCEITOS FUNDAMENTAIS PARA A ANÁLISE DE SISTEMAS CONVERSORES DE ENERGIA Rendimento, razão de trabalho e consumo específico de vapor ou de gás.   ANÁLISE TERMODINÂMICA DE CICLOS MOTORES TÉRMICOS Ciclo Carnot, ciclos Rankine, ciclos Joule-Brayton e ciclos motores alternativos. Análise das variáveis.   ANÁLISE TERMODINÂMICA DE CICLOS FRIGORÍFICOS E BOMBAS DE CALOR. Análise da variação do COP destes sistemas em função de possíveis alterações de serem implementar nos ciclos ideais. Fluidos frigorigéneos, sua classificação e o seu impacto no meio ambiente. Análise das variáveis.   MISTURAS GASOSAS. Fração molar, volúmica, mássica e a relação entre elas. Lei de Gibbs- Dalton e de Amagat. Propriedades termodinâmicas de misturas gasosas. Análise de misturas gasosas à luz da 2ª lei da Termodinâmica.   PSICROMETRIA Introdução à teoria da psicrometria. Ar húmido. Quantificação do teor de vapor de água no ar húmido. Cartas psicrométricas. Propriedades termodinâmicas do ar húmido. Análise de processos térmicos envolvendo ar húmido e respetivos balanços energéticos.   MISTURAS GASOSAS REATIVAS Combustão. Combustão estequiométrica. Combustão com excesso de ar. Análise de fumos. Primeira e Segunda Lei da Termodinâmica aplicada a processos de misturas reativos. Temperatura adiabática de combustão. Rendimento de combustão.

Bibliografia Obrigatória

Clito Afonso; Termodinâmica para engenharia. ISBN: 978-972-752-143-2
P. M. Coelho; Tabelas de termodinâmica. ISBN: 978-972-752-092-3
Óscar Mota; Exercícios Resolvidos de Termodinâmica Aplicada, Editorial FEUP, 2017. ISBN: s/n (2ª Edição)

Bibliografia Complementar

John R. Howell, Richard O. Buckius; Fundamentals of engineering thermodynamics
Yunus A. Çengel, Michael A. Boles; Thermodynamics. ISBN: 0-07-112177-3

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Aulas Teóricas - Ensino à distância.
Exposição da matéria, com realização de problemas,  por apresentação de power points com os conteúdos da UC;

Aulas Teóricas- Práticas - Ensino presencial.
Resolução de exercícios de uma coletânea de problemas da disciplina. Aulas laboratoriais.

Carga horária semanal - 3h T + 1,5h TP

Laboratório – 3,0h/semestre

Horas totais previstas – 75h

Preparação para exames – 62h

Atendimento aos alunos (horário a indicar por cada docente).

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída com exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Exame	60,00
Teste	30,00
Trabalho laboratorial	10,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Estudo autónomo	95,00
Frequência das aulas	63,00
Trabalho laboratorial	4,00
Total:	162,00

Obtenção de frequência

Ver Normas Gerais de Avaliação

Fórmula de cálculo da classificação final

A avaliação distribuída desta Unidade Curricular é realizada por:

1) um mini-teste teórico na plataforma Moodle sobre a primeira parte da matéria, sem consulta, a realizar durante o semestre, tendo um  peso de 15% na nota do exame. 

2) dois trabalhos laboratorias ao longo do semestre, tendo um peso de 10% na nota final.


Na época de exame a avaliação será composta por um mini-teste teórico na plataforma Moodle sobre a segunda parte da matéria, sem consulta, tendo um peso de 15% na nota do exame.
O acesso ao exame escrito, que engloba toda a matéria lecionada, com um peso de 60%, requer uma nota de pelo menos 2,00 valores no conjunto das duas provas realizadas no Moodle.

As faltas de comparência aos testes teóricos, ao exame escrito, ou a um trabalho laboratorial são classificados com zero valores.



Na época de recurso a avaliação será composta por uma prova teórica na plataforma Moodle incluindo toda a matéria, com um peso de 30%, e uma prova prática escrita, que engloba também toda a matéria, com peso de 60%, sendo que o acesso à prova escrita de recurso requer uma nota mínima de 2,00 valores na prova Moodle de recurso. Não existe recurso para a avaliação laboratorial, mantendo-se para o cálculo da classificação final a nota obtida durante a 1ª época. As regras de avaliação são idênticas para trabalhadores com estatuto TE, ou qualquer outro estatuto, decorrendo as suas provas nos mesmos dias e horas que as dos alunos regulares. Isto significa que também só terão acesso à prova escrita os estudantes portadores de qualquer estatuto que tenham tido 2,00 valores na prova moodle de cada época.

Melhoria de classificação ou prova para aprovação a efetuar na época de recurso, fora da mesma ou outras épocas de exame (setembro, conclusão de curso, etc): aplicam-se as mesmas regras de avaliação em época de recurso, i.e., uma prova Moodle com peso de 30% e uma prova escrita com peso de 60%, sendo que a prova escrita requer nota mínima de 2,00 valores na prova Moodle. A avaliação da componente laboratorial deverá ter sido obtida previamente, sob pena de uma perda de 10% na classificação final.

Todas as provas em Moodle são sem consulta e têm um a duração de 15 min.
Os exames escritos têm uma duração máxima de 90 minutos.

 

Observações

Em todas as provas escritas os estudantes somente poderão consultar o livro "Termodinâmica para Engenharia" e as Tabelas Termodinâmicas. Quem não possuir o livro em apreço, poderá levar quatro folhas A4 em que cada aluno porá a informação que julgar conveniente.